ferro

Gli altoforni e la riduzione industriale degli ossidi di ferro

di Giorgio Poli

Prosegue la trattazione a cura del prof. Giorgio Poli, chimico siderurgico, in risposta alle domande poste da Chimicare.
Nella trattazione odierna, l’Autore si impegna a rispondere alla seguente domanda:
” A scuola ci hanno insegnato che l’acciaio è costituito da miscele (è corretto definirle soluzioni?) di ferro e di carbonio.  Se ricordo bene la produzione di ferro metallico a partire dai suoi minerali passa proprio attraverso l’impiego in qualità di “reagente” del carbonio elementare contenuto nel carbone.  Quindi immagino che, alla fine, un po’ di carbonio nel ferro avesse dovuto finirci comunque.  Ci aiuteresti a fare un po’ di chiarezza in questa questione? “
[per completezza della lettura si rimanda alla prima parte della trattazione:
Come si produce l’acciaio?“]


 

Riduzione degli ossidi di ferro

In siderurgia il ruolo di MO è svolto dagli ossidi di ferro, la cui serie, in funzione del tenore di ossigeno calante, è la seguente:
Fe2O3 → Fe3O4 → FeO —— Fe
e, partendo da Fe2O3, la riduzione con CO segue la stessa sequenza. Le reazioni coinvolte sono le seguenti:
3Fe2O3 + CO ↔ 2Fe3O4 + CO2 (6)
Fe3O4 + CO ↔ 3FeO + CO2 (7)
FeO + CO ↔ Fe + CO2 (8)
A bassa temperatura è possibile anche la reazione:
Fe3O4 + 4CO ↔ 3Fe + 4CO2 (9)

Come si produce l’acciaio?

di Giorgio Poli

Prosegue la trattazione a cura del prof. Giorgio Poli, chimico siderurgico, in risposta alle domande poste da Chimicare.
Nella trattazione odierna, l’Autore si impegna a rispondere alla seguente domanda:
” A scuola ci hanno insegnato che l’acciaio è costituito da miscele (è corretto definirle soluzioni?) di ferro e di carbonio.  Se ricordo bene la produzione di ferro metallico a partire dai suoi minerali passa proprio attraverso l’impiego in qualità di “reagente” del carbonio elementare contenuto nel carbone.  Quindi immagino che, alla fine, un po’ di carbonio nel ferro avesse dovuto finirci comunque.  Ci aiuteresti a fare un po’ di chiarezza in questa questione? “
[per completezza della lettura si rimanda alla prima parte della trattazione:
Ferro, acciaio ed altre scoperte siderurgiche“]

 

La domanda apre scenari amplissimi che tenderei a suddividere in due parti: 1) la produzione dell’acciaio; 2) il sistema ferro/carbonio.
tubolari e profilati in acciaioComincio con l’affermare che se nel mondo esistono industrie che producono cose utili (o nocive) per il genere umano, ciò è merito (o colpa) in gran parte del ferro e del carbonio. In pratica almeno l’80% dei metalli usati dall’uomo è strettamente imparentata con il sistema binario ferro/carbonio, e componenti ferrosi sono necessari per la produzione di altri tipi di materiali, dalle ceramiche ai polimeri, dai vetri ai compositi e agli elastomeri. Continua...

Ferro, acciaio ed altre “scoperte” siderurgiche

di Giorgio Poli

Prosegue il viaggio alla (ri)scoperta della chimica siderurgica, realizzato in piccola puntate a cura di Chimicare tramite domande-chiave all’esperto.
Nata ancor una volta dalla volontà di mettersi nei panni del lettore non professionale alla ricerca di una risposta ai suoi dubbi, la domanda di oggi suonava all’incirca in questo modo:
” Si tende a dire che sono “di ferro” molti oggetti metallici, specie quelli a basso costo, quando non sia evidente (ad esempio per la loro leggerezza o per il loro colore) che essi sono stati realizzati con altri metalli altrettanto noti, come ad esempio l’alluminio o il rame. E’ vero che esistono e si usano tanti oggetti “di ferro”? “

ferro metallico puro

ferro metallico puro

La risposta è molto semplice: non c’è niente al mondo che sia fatto di ferro, naturalmente inteso come elemento chimico puro. Nel gergo comune, dire che una cosa è di ferro è quasi come dire che una cosa è metallica. Soltanto i più avveduti, magari utilizzando una calamita o verificandone il peso o il colore, tendono a distinguere fra vari tipi di metallo. E spesso incorrono in errore, perché esistono oggetti fatti prevalentemente di ferro che non sono magnetici (provare con una posata su cui sia scritto 18-8 o 18-10. Continua...

ruggine: perchè si forma ed un modo curioso per evitarla

La ruggine consiste in un mix a dire il vero piuttosto complesso di sostanze fra le quali prevalgono ossidi, idrossidi ed ossidi idrati di ferro a diverso stato di ossidazione, spesso arricchiti con carbonati e carbonati basici, sempre di ferro.
ruggine distacco Queste sostanze si formano per azione dell’ossigeno dell’aria sulla superficie del ferro, con il contributo dell’acqua sottoforma di umidità atmosferica o della pioggia, con il colpo di grazia a volte dell’anidride carbonica anch’essa atmosferica. A differenza delle alterazioni supercificiali di altri tipi di materiali, la ruggine si stacca facilmente da sola dalla superficie del metallo, si sbriciola e lascia esposta la parte “sana” del metallo sottostante, pronta per essere nuovamente aggredita dagli agenti esterni, fino al completo sbriciolamento del pezzo.

Nel corso degli anni sono state sviluppate diverse tecniche per proteggere i manufatti, ad esempio gli oggetti di uso quotidiano, le pentole, le cancellate, gli utensili di lavoro, dall’arrugginimento: si è cercato in primo luogo di realizzarli in materiali diversi dal ferro, che non si sbriciolassero sotto l’effetto della formazione della ruggine, ed in caso contrario si è provveduto a rivestirli con strati di materiale protettivo (es. vernici, antiruggine, placcature, ecc), che in molti casi risultano però snaturare l’aspetto, la natura e non ultima la bellezza del ferro al naturale. Continua...

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